引言

現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)有50%以上質(zhì)量的材料采用高溫合金，其中鎳基高溫合金的用量在發(fā)動(dòng)機(jī)材料中約占40%.鎳基合金在中、高溫度下具有優(yōu)異綜合性能，適合長(zhǎng)時(shí)間在高溫下工作，能夠抗腐蝕和磨蝕，是最復(fù)雜的、在高溫零部件中應(yīng)用最廣泛的、在所有超合金中許多冶金工作者最感興趣的合金。鎳基高溫合金主要用于航空航天領(lǐng)域950~1050℃下工作的結(jié)構(gòu)部件，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作葉片、渦輪盤(pán)、燃燒室等。因此，研究鎳基高溫合金對(duì)于我國(guó)航天航空事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1、概述

鎳基高溫合金是以鎳為基體(含量一般大于50%)、在650~1000℃范圍內(nèi)具有較高的強(qiáng)度和良好的抗氧化、抗燃?xì)飧g能力的高溫合金。它是在Cr20Ni80合金基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，為了滿(mǎn)足1000℃左右高溫?zé)釓?qiáng)性(高溫強(qiáng)度、蠕變抗力、高溫疲勞強(qiáng)度)和氣體介質(zhì)中的抗氧化、抗腐蝕的要求，加入了大量的強(qiáng)化元素，如W、Mo、Ti、Al、Nb、Co等，以保證其優(yōu)越的高溫性能。除具有固溶強(qiáng)化作用，高溫合金更依靠Al、Ti等與Ni形成金屬間化合物γ′相(Ni3Al或Ni3Ti等)的析出強(qiáng)化和部分細(xì)小穩(wěn)定MC、M23C6碳化物的晶內(nèi)彌散強(qiáng)化以及B、Zr、Re等對(duì)晶界起凈化、強(qiáng)化作用。添加Cr的目的是進(jìn)一步提高高溫合金抗氧化、抗高溫腐蝕性能。鎳基高溫合金具有良好的綜合性能，目前已被廣泛地用于航空航天、汽車(chē)、通訊和電子工業(yè)部門(mén)。隨著對(duì)鎳基合金潛在性能的發(fā)掘，研究人員對(duì)其使用性能提出了更高的要求，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已開(kāi)拓了針對(duì)鎳基合金的新加工工藝如等溫鍛造、擠壓變形、包套變形等。

2、鎳基高溫合金的發(fā)展歷程

鎳基高溫合金在整個(gè)高溫合金領(lǐng)域占有特殊重要的地位，它的開(kāi)發(fā)和使用始于20世紀(jì)30年代末期，是在噴氣式飛機(jī)的出現(xiàn)對(duì)高溫合金的性能提出更高要求的背景下發(fā)展起來(lái)的。英國(guó)于1941年首先生產(chǎn)出鎳基合金Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti)，為了提高蠕變強(qiáng)度又添加鋁，研制出Ni-monic80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美國(guó)于40年代中期，蘇聯(lián)于40年代后期，中國(guó)于50年代中期也研制出鎳基高溫合金。

鎳基高溫合金的發(fā)展包括兩個(gè)方面：合金成分的改進(jìn)和生產(chǎn)工藝的革新。50年代初，真空熔煉技術(shù)的發(fā)展為煉制含高鋁和鈦的鎳基合金創(chuàng)造了條件；50年代后期，采用熔模精密鑄造工藝，發(fā)展出一系列具有良好高溫強(qiáng)度的鑄造合金；60年代中期發(fā)展出性能更好的定向結(jié)晶和單晶高溫合金以及粉末冶金高溫合金；為了滿(mǎn)足艦船和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的需要，60年代以來(lái)還發(fā)展出一批抗熱腐蝕性能較好、組織穩(wěn)定的高鉻鎳基合金。在從40年代初到70年代末大約40年的時(shí)間內(nèi)，鎳基合金的工作溫度從700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。鎳基高溫合金的發(fā)展趨勢(shì)如圖1所示。

圖1 鎳基高溫合金的發(fā)展趨勢(shì)

3、鎳基高溫合金的性能研究

3.1 鎳基高溫合金的力學(xué)性能研究

20世紀(jì)70年代，B.H.Kean等做持久實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，以擠壓比16∶1擠壓In-100合金，在1040℃的實(shí)驗(yàn)溫度下得到1330%的延伸率，并認(rèn)為這與合金中析出的第二相粒子控制晶粒長(zhǎng)大有關(guān)。粉末高溫合金由于其細(xì)晶組織而較易得到超塑性，如In-100、In-713、U-700等鎳基高溫合金可以通過(guò)粉末冶金的方法獲得超塑性，其延伸率可以達(dá)到1000%.利用快速凝固法也可以實(shí)現(xiàn)高溫合金晶粒的微細(xì)化，從而得到組織超塑性現(xiàn)象。毛雪平等在500~600℃高溫條件下對(duì)鎳基合金C276進(jìn)行了拉伸力學(xué)試驗(yàn)，并分析了溫度對(duì)彈性模量、屈服應(yīng)力、斷裂強(qiáng)度以及延伸率的影響，發(fā)現(xiàn)鎳基合金C276在高溫下具有屈服流變現(xiàn)象和良好的塑性。

3.2 鎳基高溫合金的氧化行為研究

在高溫條件下，抗氧化性靠Al2O3和Cr2O3保護(hù)膜提供，因此鎳基合金必須含有這兩種元素之一或兩者都有，尤其是當(dāng)強(qiáng)度不是合金主要要求時(shí)，要特別注意合金的抗高溫氧化性能和熱腐蝕性能，高溫合金的氧化性能隨合金元素含量的不同而千差萬(wàn)別，盡管高溫合金的高溫氧化行為很復(fù)雜，但通常仍以氧化動(dòng)力學(xué)和氧化膜的組成變化來(lái)表征高溫合金的抗氧化能力。趙越等在研究K447在700~950℃的恒溫氧化行為時(shí)發(fā)現(xiàn)其氧化動(dòng)力學(xué)符合拋物線規(guī)律：在900℃以下為完全抗氧化級(jí)，在900~950℃為抗氧化級(jí)，而且K447氧化膜分為3層，外層是疏松的Cr2O3和TiO2的混合物，并含有少量的NiO及NiCr2O4尖晶石；中間層是Cr2O3;內(nèi)氧化物層是Al2O3并含有少量TiN，隨著溫度的升高，表面氧化物的顆粒變大，導(dǎo)致表面層疏松，氧化反應(yīng)加速進(jìn)行。李維銀等利用靜態(tài)增重法研究新型鎳基高溫合金在950℃的氧化行為時(shí)發(fā)現(xiàn)，氧化動(dòng)力學(xué)也遵循拋物線規(guī)律，在氧化過(guò)程中發(fā)生了內(nèi)氧化，氧化膜以Cr2O3為主，并且含有(Co，Ni)Cr2O4、Al2O3及TiO2.薛茂全在研究含MoS2鎳基高溫合金在800℃的恒溫氧化行為時(shí)發(fā)現(xiàn)，氧化100h后，由于在合金表面氧化生成Cr2O3和NiCr2O4保護(hù)膜，氧化過(guò)程逐步受到抑制；隨著MoS2含量的增加，合金產(chǎn)生的氧化分解和揮發(fā)增加，所以MoS2的加入不利于材料的抗氧化性能。

3.3 鎳基高溫合金的疲勞行為研究

在實(shí)際應(yīng)用中，各種零部件在承受著高溫、高應(yīng)力的作用時(shí)，尤其在啟動(dòng)、加速或減速過(guò)程中，快速加熱或冷卻引起的各種瞬間熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力疊加在一起，致使其局部區(qū)域發(fā)生塑性變形而產(chǎn)生疲勞影響零件壽命，故要研究其高溫疲勞行為。何衛(wèi)鋒等在研究激光沖擊工藝對(duì)GH742鎳基高溫合金疲勞性能的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，激光沖擊強(qiáng)化能延長(zhǎng)鎳基高溫合金抗拉疲勞壽命316倍以上，延長(zhǎng)振動(dòng)疲勞壽命214倍，強(qiáng)化后殘余壓應(yīng)力影響層深度達(dá)110mm.郭曉光等在研究鑄造鎳基高溫合金K435室溫旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞行為時(shí)發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)力比R=-1，轉(zhuǎn)速為5000r/min(8313Hz)和實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)空氣介質(zhì)環(huán)境下，K435合金室溫旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞極限為220MPa，裂紋主要萌生在試樣表面或近表面缺陷處，斷口主要由裂紋萌生區(qū)、裂紋穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展區(qū)和瞬間斷裂區(qū)組成。黃志偉等在研究鑄造鎳基高溫合金M963的高溫低周疲勞行為時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于高溫氧化作用在相同的總應(yīng)變幅下，M963合金在低應(yīng)變速率下具有較短的壽命；因?yàn)樵摵辖鸬膹?qiáng)度高、延性低，形變以彈性為主，M963合金具有較低的塑性應(yīng)變幅和較低的過(guò)渡疲勞壽命。于慧臣等在研究一種定向凝固鎳基高溫合金的高溫低周疲勞行為時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于合金在不同溫度范圍內(nèi)具有不同的微觀變形機(jī)制，溫度對(duì)合金的變形有明顯影響，在760℃以下合金呈現(xiàn)循環(huán)硬化，而在850℃和980℃時(shí)則表現(xiàn)為循環(huán)軟化。

3.4 鎳基高溫合金的高溫蠕變行為研究

當(dāng)溫度T≥(0.3~0.5)Tm時(shí)，材料在恒定載荷的持續(xù)作用下，發(fā)生與時(shí)間相關(guān)的塑性變形。實(shí)際上是因?yàn)樵诟邷叵略訜徇\(yùn)動(dòng)加劇，使位錯(cuò)從障礙中解放出來(lái)從而引起蠕變。水麗等在對(duì)一種鎳基單晶合金的拉伸蠕變特征進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，在980~1020℃、200~280MPa條件下蠕變曲線均由初始、穩(wěn)態(tài)及加速蠕變階段組成；在拉伸蠕變期間γ′強(qiáng)化相由初始的立方體形態(tài)演化為與應(yīng)力軸垂直的N-型筏形狀；初始階段位錯(cuò)在基體的八面體滑移系中運(yùn)動(dòng)；穩(wěn)態(tài)階段不同柏氏矢量的位錯(cuò)相遇，發(fā)生反應(yīng)形成位錯(cuò)網(wǎng)；蠕變末期，應(yīng)力集中致使大量位錯(cuò)在位錯(cuò)網(wǎng)破損處切入筏狀γ′相是合金發(fā)生蠕變斷裂的主要原因。李楠等在研究熱處理對(duì)一種鎳基單晶高溫合金高溫蠕變性能的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，尺寸為0.4μm左右、規(guī)則排列的立方γ′相具有較好的高溫蠕變性能，而較小的γ′相和較大的γ′相均不利于合金在高溫下的蠕變性能，二次時(shí)效處理對(duì)提高合金高溫蠕變強(qiáng)度的作用不大，筏形組織的完善程度影響合金高溫下的蠕變性能，二次γ′相不利于提高合金高溫蠕變性能。

4、鎳基高溫合金的強(qiáng)化研究

4.1 熱處理

熱處理對(duì)合金第二相粒子γ′相的形成、形態(tài)和穩(wěn)定性有重要影響，探索合適的熱處理制度對(duì)控制和穩(wěn)定合金的微觀組織、提高合金的高溫性能有著積極的意義。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期反復(fù)研究證實(shí)，時(shí)效強(qiáng)化的實(shí)質(zhì)是從過(guò)飽和固溶體中析出許多非常細(xì)小的沉淀物顆粒，形成一些體積很小的溶質(zhì)原子富集區(qū)。在時(shí)效處理前進(jìn)行固溶處理時(shí)，必須嚴(yán)格控制加熱溫度，以便使溶質(zhì)原子能最大限度地固溶到固溶體中，同時(shí)又不致使合金熔化。在進(jìn)行人工時(shí)效處理時(shí)，必須嚴(yán)格控制加熱溫度和保溫時(shí)間，才能得到比較理想的強(qiáng)化效果；生產(chǎn)中有時(shí)采用分段時(shí)效，即先在室溫或比室溫稍高的溫度下保溫一段時(shí)間，然后在更高的溫度下再保溫一段時(shí)間。

官秀榮等在研究一種新型高溫合金的固溶處理?xiàng)l件與高溫時(shí)效時(shí)發(fā)現(xiàn)，高溫時(shí)效4h后效果最佳，因?yàn)棣谩湎嗟恼蕉攘己茫页叽巛^小(150~320nm)，延長(zhǎng)時(shí)效時(shí)間，γ′相長(zhǎng)大，繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間，γ′相邊緣開(kāi)始鈍化。李維銀等在研究新型鎳基高溫合金長(zhǎng)期時(shí)效后的組織穩(wěn)定性及高溫性能時(shí)發(fā)現(xiàn)，合金在850℃時(shí)效4000h后，主要析出相為γ′相、MC和微量的M23C6，并沒(méi)有長(zhǎng)條狀的η相和脆化相σ相析出，合金的組織是穩(wěn)定的，而且強(qiáng)度比原合金有明顯提高。林萬(wàn)明等在研究高溫時(shí)效對(duì)高溫鎳基合金沉淀強(qiáng)化的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，在不同溫度時(shí)效處理一定時(shí)間后，γ′沉淀強(qiáng)化相呈球形分散在γ基體上，隨時(shí)效溫度升高，γ′沉淀相微粒粗化，合金屈服強(qiáng)度降低，拉伸塑性提高；隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，合金的屈服強(qiáng)度增大，但當(dāng)時(shí)效時(shí)間超過(guò)1000h后，屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率開(kāi)始下降。蔣帥峰等在研究熱處理對(duì)K403鎳基高溫合金組織和性能的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，合金經(jīng)過(guò)1140℃、1180℃不完全固溶處理后，組織為大小2種尺寸的γ′相；經(jīng)過(guò)1210℃完全固溶處理后空冷，均勻析出0.2μm的γ′相，時(shí)效后合金的抗拉強(qiáng)度和硬度得到提高；經(jīng)1190℃，4h，AC+940℃，16h，AC處理后，合金獲得最佳的抗拉強(qiáng)度和硬度；經(jīng)1190℃，4h，AC+980℃，16h，AC處理后，γ′相長(zhǎng)大到0.6μm，導(dǎo)致合金硬度相對(duì)下降。

4.2 表面處理

由于鎳基高溫合金成分十分復(fù)雜，含有鉻、鋁等活潑元素，高溫合金零件表面在氧化或熱腐蝕環(huán)境中表現(xiàn)為表面化學(xué)不穩(wěn)定，同時(shí)經(jīng)機(jī)械加工而制成的零件表面留下加工硬化或殘余應(yīng)力等表面缺陷，這對(duì)高溫合金零件的化學(xué)性能和力學(xué)性能都帶來(lái)十分不利的影響。為了消除這些影響，常采用表面防護(hù)、噴丸處理、表面晶粒細(xì)化以及表面改性等措施。噴丸強(qiáng)化是工業(yè)上常用的提高疲勞性能的表面改性工藝技術(shù)。高玉魁等發(fā)現(xiàn)噴丸強(qiáng)化可以延長(zhǎng)DD6單晶高溫合金在高溫下的疲勞壽命，而且隨著溫度升高，疲勞壽命增益系數(shù)下降。在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)噴丸處理對(duì)材料強(qiáng)化效果不佳，對(duì)合金疲勞性能改善甚微，現(xiàn)急需一種效果更好的強(qiáng)化方法來(lái)取代噴丸，隨著高能脈沖激光器制造水平的提高而發(fā)展起來(lái)的激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)無(wú)疑是一種理想的替代方式，通過(guò)強(qiáng)激光誘導(dǎo)的沖擊波在金屬表層引入殘余壓應(yīng)力，從而抑制疲勞裂紋的萌生和發(fā)展，是一種新型的金屬表面強(qiáng)化技術(shù)。汪誠(chéng)等在研究激光沖擊對(duì)鎳基合金疲勞行為的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，激光沖擊處理產(chǎn)生的強(qiáng)化效應(yīng)能大大降低裂紋擴(kuò)展速率，延緩了疲勞裂紋的萌生，抑制了裂紋的擴(kuò)展，在某些強(qiáng)化區(qū)還能明顯提高應(yīng)力強(qiáng)度因子門(mén)檻值，使材料的疲勞性能得到明顯改善，另外激光沖擊強(qiáng)化可使材料內(nèi)部晶粒細(xì)化，能延長(zhǎng)材料的疲勞壽命1.5~4倍。

4.3 合金元素

鎳基高溫合金能溶解較多的合金元素，如Cr、W、Mo、Co、Si、Fe、Al、Ti、B、Nb、Ta、Hf等。這些合金元素加入到基體中可以產(chǎn)生合金強(qiáng)化效應(yīng)，影響鎳基高溫合金的性能，改善合金的組織。

4.3.1 RE

在鎳基合金中添加微量稀土元素，能提高合金的熱加工性能和抗氧化性能。周永軍等在研究稀土對(duì)鎳基高溫合金性能影響的電子理論中發(fā)現(xiàn)，稀土與雜質(zhì)硫相互吸引，其結(jié)果是分散和固定部分雜質(zhì)，可以改善合金高溫性能。

4.3.2 C

最近的研究發(fā)現(xiàn)，加入碳可以?xún)艋辖鹨海纳坪辖鸬目垢g性能，并且可以減少再結(jié)晶的幾率，碳的微量加入還有利于降低合金縮孔含量。劉麗榮等在研究碳對(duì)一種單晶鎳基高溫合金鑄態(tài)組織的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著碳含量的增加，合金的初熔溫度逐漸降低，共晶數(shù)量和尺寸減小，碳化物數(shù)量逐漸增多，碳化物的形態(tài)從斑點(diǎn)狀變?yōu)榘唿c(diǎn)狀和骨架狀相結(jié)合的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，一次枝晶間距變化較大，而二次枝晶間距變化不大，W和Al元素的偏析降低，Ta和Mo元素的偏析增大。薛茂全在研究石墨含量對(duì)鎳基高溫合金在900℃氧化行為的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，石墨含量較低(0%、3%)時(shí)，鎳基合金氧化動(dòng)力學(xué)符合拋物線規(guī)律，表面氧化膜無(wú)剝落；當(dāng)石墨含量為0%時(shí)，合金氧化膜由Cr2O3和NiCr2O4組成；當(dāng)石墨含量為3%時(shí)，合金氧化膜由Cr2O3組成；當(dāng)石墨含量增加到6%時(shí)，大量石墨的氧化分解導(dǎo)致合金初始氧化嚴(yán)重，石墨分解后的孔洞加速氧化反應(yīng)過(guò)程。

4.3.3 Cr

為了保持合金的組織穩(wěn)定性，第二、三代單晶高溫合金在提高難熔金屬元素的同時(shí)不得不降低元素Cr的含量，Cr含量的持續(xù)降低會(huì)損害合金的抗氧化、抗腐蝕性能，在第四代鎳基單晶高溫合金中，引入新的合金元素Ru，能夠提高鎳基高溫合金的液相線溫度，提高合金的高溫蠕變性能和組織穩(wěn)定性，與第三代單晶高溫合金相似，第四代單晶高溫合金中Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍然較低，為2%~4%.目前國(guó)內(nèi)外對(duì)高Cr+Ru鎳基高溫合金的研究還非常有限。石立鵬等在研究高Ru和高Cr對(duì)鎳基高溫合金組織穩(wěn)定性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，高Cr能促進(jìn)TCP相形成，而高Ru的添加在高Cr合金中可以有效地抑制TCP相的析出，從而提高組織穩(wěn)定性。

4.3.4 其它元素

Al、Ti和Ta元素都是近年來(lái)發(fā)展的單晶高溫合金中的重要元素。Al和Ti是γ′相形成元素，同時(shí)Ti也是MC碳化物形成元素；Ta能置換一部分Al和Ti而進(jìn)入γ′相，同時(shí)也與碳形成穩(wěn)定的TaC，在只有微量碳的單晶高溫合金中絕大多數(shù)Ta幾乎都進(jìn)入γ′相。因此，Al、Ti和Ta是γ′相形成和強(qiáng)化元素，其含量能夠決定合金的強(qiáng)化相γ′的百分含量及其強(qiáng)化程度。劉麗榮等在研究Al、Ti和Ta含量對(duì)鎳基單晶高溫合金時(shí)效組織的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著Al、Ti、Ta總量的增加，熱處理后的γ′相形貌由圓形向立方形再向不規(guī)則形狀轉(zhuǎn)變，γ′和γ兩相的錯(cuò)配度隨著γ′相形成元素加入量的增加呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)，經(jīng)950℃長(zhǎng)期時(shí)效處理，直到1000hγ′相也沒(méi)有形筏。在1050℃、500h長(zhǎng)期時(shí)效后，部分合金連接形筏，但錯(cuò)配度最小和最大的合金A和E都沒(méi)有形筏，只是尺寸明顯長(zhǎng)大，高Al、Ti和Ta含量的合金E在持久試驗(yàn)過(guò)程中析出大量富含W和Mo的μ相。

5、鎳基高溫合金的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

5.1 鎳基高溫合金的應(yīng)用

由于在航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)中，工作條件是高溫600~1200℃，應(yīng)力作用復(fù)雜，對(duì)材料的要求苛刻；而鎳基高溫合金具有足夠高的耐熱強(qiáng)度，良好的塑性，抗高溫氧化和燃?xì)飧g的能力以及長(zhǎng)期組織穩(wěn)定性，因此鎳基高溫合金主要應(yīng)用于制造渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件和航空火箭發(fā)動(dòng)機(jī)各種高溫部件。在航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上，鎳基高溫合金主要應(yīng)用在燃燒室、導(dǎo)向葉片、渦輪葉片和渦輪盤(pán)；在航天火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上，主要應(yīng)用在渦輪盤(pán)，此外還有發(fā)動(dòng)機(jī)軸、燃燒室隔板、渦輪進(jìn)氣導(dǎo)管以及噴灌等。隨著我國(guó)工業(yè)化建設(shè)的發(fā)展，鎳基高溫合金也逐漸應(yīng)用在民用工業(yè)的能源動(dòng)力、交通運(yùn)輸、石油化工、冶金礦山和玻璃建材等部門(mén)。目前，鎳基高溫合金主要應(yīng)用在柴油機(jī)和內(nèi)燃機(jī)用增壓渦輪、工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)閥座、轉(zhuǎn)向輥等。

5.2 鎳基高溫合金的發(fā)展趨勢(shì)

從用途和發(fā)展的角度分析，鎳基高溫合金的發(fā)展趨勢(shì)必向高強(qiáng)度、抗熱腐蝕性、密度小的方向發(fā)展。

(1)追求高強(qiáng)度。通過(guò)添加適量的Al、Ti、Ta，保證γ′強(qiáng)化相的數(shù)量；加入大量的W、Mo、Re等難熔金屬元素，也是提高強(qiáng)度的有效途徑。但是為了維持良好的組織穩(wěn)定性，不析出σ、μ等有害相，而在新一代合金中通過(guò)加入Ru來(lái)提高合金的組織穩(wěn)定性。

(2)發(fā)展抗熱腐蝕性能優(yōu)越的單晶合金。通過(guò)添加適量的W、Ta等難熔金屬，保證高的Cr含量。

(3)發(fā)展密度小的單晶合金。從航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的角度考慮，密度大的合金難有作為，特別是對(duì)動(dòng)葉片，在非常大的離心力下是不適合的。為此，要發(fā)展密度小的單晶高溫合金，如CMSX-6、RR2000、TMS-61、AM-3、ONERAM-3等，其中的RR2000單晶合金實(shí)際上是在IN100(K17)合金基礎(chǔ)上發(fā)展的，密度為7.87g/cm3。

6、結(jié)語(yǔ)

鎳基高溫合金在整個(gè)高溫合金領(lǐng)域內(nèi)占有特殊重要的地位。從鎳基高溫合金的特點(diǎn)和用途出發(fā)，鎳基高溫合金的發(fā)展勢(shì)在必行，鎳基高溫合金是航空工業(yè)中使用的重要金屬材料，隨著要求材料長(zhǎng)期服役的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和滿(mǎn)足高峰負(fù)荷發(fā)電要求的工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的出現(xiàn)，使用的材料要具有抗疲勞、抗熱疲勞、熱膨脹系數(shù)低、彈性模量高以及密度小的綜合性能。因此，研制具有更高承溫能力和耐腐蝕性能的高溫合金，對(duì)我國(guó)航空工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。(鋯粉廠家)